山區(qū)分散式農(nóng)村生活污水治理技術

1、引言

農(nóng)村的發(fā)展和人居環(huán)境改善一直受到社會和政府的關注，黨中央、國務院高度重視農(nóng)村環(huán)境保護工作。中共中央辦公廳、國務院辦公廳聯(lián)合印發(fā)《農(nóng)村人居環(huán)境整治三年行動方案》，要求梯次推進農(nóng)村生活污水治理，因地制宜采用集中與分散相結合的建設模式和處理工藝。黨的十九屆五中全會審議通過的《中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二?三五年遠景目標的建議》，對新發(fā)展階段優(yōu)先發(fā)展農(nóng)業(yè)農(nóng)村、全面推進鄉(xiāng)村振興作出總體部署，為做好當前和今后一個時期“三農(nóng)”工作指明了方向，要求大力實施農(nóng)村人居環(huán)境整治提升五年行動，統(tǒng)籌農(nóng)村改廁和污水、黑臭水體治理，因地制宜建設污水處理設施。分散式農(nóng)村污水處理技術的應用在一定程度上有效地補足了山區(qū)農(nóng)村生活污水處理設施建設和運營維護的短板。可以解決山區(qū)村民集中居住所帶來的生態(tài)環(huán)境被破壞問題，還可完善村內(nèi)環(huán)?；A設施建設，改善人民群眾的居住環(huán)境，滿足人民對美好生活的生態(tài)環(huán)境需求，為下一步發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟提供更好的硬件基礎。

2、農(nóng)村生活污水特點

2.1.農(nóng)村生活污水產(chǎn)排特點

農(nóng)村生活污水的來源與農(nóng)戶生活用水習慣息息相關，農(nóng)村居民生活活動所產(chǎn)生的污水，主要包括沖廁、洗滌、洗漱、洗澡和廚房等排水，不包括工業(yè)廢水。相比城鎮(zhèn)而言，農(nóng)村居民單戶污水產(chǎn)生量較少。另外，農(nóng)村用水量和生活污水排放量與地理位置、供水設施的完善程度、改廁模式、經(jīng)濟發(fā)達程度、季節(jié)以及農(nóng)村居民的用水習慣等因素有關。通常水量具有隨時間、季節(jié)變化的規(guī)律，一天之中有2~3個高峰期，分別出現(xiàn)在早中晚，而午夜到凌晨這段時間用水量和污水產(chǎn)生量很少甚至無。季節(jié)對用水量和污水產(chǎn)生量的影響基本呈現(xiàn)夏季>春季≈秋季>冬季的規(guī)律，夏季由于居民洗漱次數(shù)及用水量增加，排水量高于其他季節(jié)；冬季會在春節(jié)前后呈現(xiàn)一個短暫的用、排水高峰期。根據(jù)農(nóng)村居民生活供水和用水設備條件的不同，其人均用水量20升/天~100L升/天不等，排放量占用水量的百分比30%~90%不等?？梢姴煌闆r下的農(nóng)村居民的用水現(xiàn)狀、生活習慣、經(jīng)濟條件、發(fā)展?jié)摿Φ戎苯佑绊戅r(nóng)村生活污水的產(chǎn)排特征。

2.2.農(nóng)村生活污水水質(zhì)特征

農(nóng)村居民的排水水質(zhì)因排水類型不同而差異較大，其隨污水來源、有無水沖廁所、時段特征等變化幅度較大。同城鎮(zhèn)生活污水相比，農(nóng)村生活污水污染物濃度低、種類簡單、水質(zhì)水量波動較大，很少含有重金屬和有毒有害物質(zhì)，但含有較多的合成洗滌劑以及細菌病毒、寄生蟲卵等。農(nóng)村生活污水可生化性好，但碳源有些不足，對排放標準要求較高的敏感區(qū)域，需額外補充碳源(如葡萄糖、乙酸鈉或復合型碳源等)才能提高總氮去除率。農(nóng)村生活污水每日有兩種高峰時段對水質(zhì)影響較大，如在做飯高峰期時，會使水質(zhì)中油份、SS濃度偏高；如在洗漱高峰期時，會使水質(zhì)總氮、磷、陰離子表面活性劑濃度偏高。對CODCr貢獻率影響而言，從高到低依次排列為廁所污水>洗衣污水>廚房洗刷水；對TP貢獻率影響而言，從高到低依次排列為廚房的淘米水>含磷洗衣洗滌水>洗澡水。結合山區(qū)實地調(diào)查，并根據(jù)農(nóng)村綜合排放后的水質(zhì)情況，得出其排水主要污染物指標范圍值為CODcr90~220mg/L，NH4+-N5~30mg/L，TP2~6mg/L。

2.3.山區(qū)分散式農(nóng)村生活污水典型特征

山區(qū)農(nóng)村居民居住較為分散，地形復雜，地勢高差大，敷設管網(wǎng)的難度相對較大，不適合或不需要大范圍鋪設污水管網(wǎng)和建設規(guī)模較大的污水收集系統(tǒng)及處理系統(tǒng)。對地形復雜、位置偏遠的山區(qū)村莊，不便集中收集處理，可按地勢、地形特點將農(nóng)村居民分為幾個片區(qū)，各片區(qū)內(nèi)敷設污水管道或污水暗渠收集村民排放的生活污水，分別就近分散建設污水處理設施。污水分散處理設施宜采用一體化裝置。污水進入一體化裝置之前應進行預沉淀處理，可采用已建成的化糞池作為沉淀處理單元。當采用一體化裝置出水不能滿足要求時，宜可增加自然生態(tài)處理工藝段。村民洗衣、淋浴及廚房洗滌等低濃度生活污水可直接采用生態(tài)處理后排放或資源化綜合利用。

3、分散式農(nóng)村生活污水治理技術

3.1.常見農(nóng)村生活污水治理技術

分散式農(nóng)村生活污水治理技術的遴選應遵循“達標排放、運行穩(wěn)定、管理簡便、耐沖擊負荷、建設及運行成本經(jīng)濟”等原則，同時考慮處理后尾水可實現(xiàn)資源化利用，并且易于實現(xiàn)設備化。農(nóng)村生活污水處理按照流程及凈化原理，可分為預處理技術、生物處理技術、生態(tài)處理技術。如下圖1所示：

預處理技術僅可去除大部分懸浮物和少部分COD等，出水不能直接排放，但可作為在農(nóng)田、林地等的資源化利用；生物處理技術中可根據(jù)類別分為生物膜法和活性污泥法，可去除大部分COD和部分氮磷等，出水可達標排放。其中生物膜法可采用生物濾池、凈化槽、生物接觸氧化、移動床生物膜反應器技術(MBBR)等，活性污泥法可采用A/A/O、SBR、MBR等。生態(tài)處理技術中的人工濕地、土地快速滲濾、氧化塘等，搭配預處理技術和生化處理技術，進一步深度處理農(nóng)村生活污水，其在前兩者的基礎上進一步去除COD、氮磷和其他污染物。

3.2.常見技術對污染物的去除率及經(jīng)濟分析

3.2.1.常見技術對主要污染物的去除率

農(nóng)村生活污水常見技術對主要污染物的去除率如表1所示。

由上表可知，對污染物去除率較高的為生物處理技術，而應用于分散式農(nóng)村生活污水治理方面的一體化設備，主要是各個生物處理技術的有機組合。

3.2.2.常見技術的經(jīng)濟分析

由表2分析可知，生物處理技術由于其工藝流程多，噸水處理成本及運維費用相對比預處理技術和生態(tài)處理技術較高，但是采用生物處理技術出水水質(zhì)穩(wěn)定，有保障。

4、山區(qū)農(nóng)村生活污水治理設施建設容易存在的問題分析

4.1.容易存在的問題分析

由于在全國范圍內(nèi)，各地普遍存在“農(nóng)村生活污水排放標準”的制定及執(zhí)行時間較晚于“城鎮(zhèn)生活污水排放標準”。山區(qū)農(nóng)村受地形復雜、人口分布不均、專業(yè)運維人員缺乏、經(jīng)濟不發(fā)達、交通不便利等因素影響，較早時期已建的山區(qū)分散式農(nóng)村生活污水處理設施容易存在照搬城鎮(zhèn)模式，出現(xiàn)設計規(guī)模偏大，選用工藝流程復雜(如：采用“預處理+生物處理+生態(tài)處理+資源化利用”工藝流程等)，建管脫節(jié)，運維困難等，已建分散式設施容易出現(xiàn)“曬太陽”的現(xiàn)象，而不能正常發(fā)揮其真正處理農(nóng)村污水的效能。

4.2.已建閑置設施改造的必要性

為使山區(qū)分散式農(nóng)村生活污水處理設施“有效運維”，避免污水直排或出現(xiàn)黑臭，迫切需對已閑置的設施進行改造。由于山區(qū)農(nóng)村居民多外出務工，實際常住人口遠少于戶籍人口，應根據(jù)常住人口數(shù)量核算真實的設施進水量；另外，由于山區(qū)農(nóng)村還存在不完全使用水沖廁所的情形，部分農(nóng)村使用旱廁后“黑水”難以接入污水處理站，部分農(nóng)村生活污水收集中大部分為“灰水”。因此，宜根據(jù)實際收集的進水水質(zhì)重新選用工藝，采取必要的措施對已建閑置設施進行改造，保證處理后的外排水穩(wěn)定達標。

5、分散式農(nóng)村生活污水處理站改造案例分析

5.1.案例基本情況

某村污水處理站，位于四川省丘陵山區(qū)，原設計參數(shù)按戶籍人口252人，人均用水定額100L/(人?d)，排污系數(shù)0.9，變化系數(shù)2.3，污水處理量50m3/d設計；原設計出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B標準。實際該村常住人口僅有152人，受當?shù)亟?jīng)濟條件、衛(wèi)生習慣等因素影響，村內(nèi)大部分使用衛(wèi)生旱廁，水沖廁所及淋浴使用很少，全村實際排污量遠低于預期，實際每日僅有10m3生活污水需要處理，且該水量的出水可執(zhí)行《四川省農(nóng)村生活污水處理設施水污染物排放標準》中的三級標準即可。另外，由于當?shù)赜晡鄄环至?，有大量雨水進入，原設計無調(diào)節(jié)池，其實際進水水質(zhì)濃度偏低，進水水量常年不足，導致填料裸露、設備和儀表損壞等，無法正常運行。

5.2.改造前后進、出水水質(zhì)對比

通過查閱前期設計資料，及對該污水處理站進行連續(xù)監(jiān)測進水水質(zhì)，分析得到改造前后的進、出水水質(zhì)如下表3所示：

5.3.改造前后工藝流程對比

5.3.1.改造前工藝流程

該污水處理站改造前的工藝流程如下圖2所示：

5.3.2.改造后工藝流程

結合表3中的數(shù)值可知，該污水處理站的實際進水濃度遠低于原設計進水水質(zhì)，實際污水處理量對應的排放標準要求也遠遠低于原設計的要求，原工藝“厭氧+缺氧+好氧+沉淀”的工藝對當?shù)剞r(nóng)村生活污水處理來說流程長、工藝段多、運行復雜。通過分析該污水處理站閑置無法運行各種影響的因素，將其處理工藝重新進行調(diào)整，改造后工藝流程如圖3所示。

通過以上分析可知，對該污水處理站工藝進行簡化是非常有必要的。本工程充分利用山區(qū)農(nóng)村獨有的地勢高差，重力收集污水，重力排放經(jīng)處理后的清水，將原來的動力運行方式，改造為無動力的運行方式，大大節(jié)約污水處理站的能耗成本，且管理簡便，保障污水處理站能夠更好的長效運維。

5.4.改造經(jīng)濟分析

改造工程通過對原污水處理站更換進水提籃格柵、厭氧池填料和增加濾池濾料、新建出水井等，改造費用約3.8萬元。改造后運行成本僅支付人員管理費和維修費，直接運行費僅需0.4元/噸。

6、結論及建議

1)山區(qū)分散式農(nóng)村生活污水處理選擇工藝時，應充分考慮水質(zhì)、出水標準、地形特征、社會經(jīng)濟條件、管理維護技術要求、污水綜合利用等方面，不宜選擇流程復雜、運行復雜的工藝，應因地制宜選取合理的處理工藝。

2)山區(qū)農(nóng)村生活污水處理設施建設選址應依據(jù)地形地勢等獨特自然條件選址，在存在明顯地勢高差的地區(qū)，污水處理設施宜建在農(nóng)村地勢較低的地方，污水可采用重力自流的方式進行收集，從而省去污水提升泵動力消耗。另外，污水處理設施選址時應考慮處理后污水去向，通常出水可排放至周邊溝塘、河流或用于農(nóng)田灌溉等。選址時還應充分考慮農(nóng)村居民、少數(shù)民族同胞的風俗習慣和文化習俗。

3)為確保運行效果，還應對當?shù)匾呀ㄎ鬯幚碚疽灰贿M行排查，若存有閑置的設施，應根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，及時整改污水處理工藝，且加大環(huán)保宣傳力度，培養(yǎng)當?shù)卮迕裰鲃訁⑴c監(jiān)管已有的污水處理設施，有效保障污水處理設施長效運維，以做到污水不直排、不亂排、有效管控、有效治理、建設“美麗鄉(xiāng)村”為目的。（來源：四川省生態(tài)環(huán)境科學研究院）